Valentino Rossi memimpin di awal setelah melakukan putaran kedua dalam 1 menit 35,129 detik. Dua putaran berikutnya dia mempertajam waktunya menjadi 1 menit 34,402 detik.
Hingga 20 menit sesi berjalan, catatan Rossi masih menjadi yang tercepat, disusul Lorenzo, Dani Pedrosa, dan Andrea Dovizioso. Marc Marquez masih tertahan di urutan keenam.
Pada putaran ke-11 Rossi menajamkan waktunya menjadi 1 menit 34,185 detik. Pebalap Italia ini semakin cepat. Dua menit sebelum sesi habis, pebalap 35 tahun tersebut kembali mempertajam waktunya menjadi 1 menit 34,096 detik, hasil percobaan ke-15, lalu menjadi 1 menit 34,085 detik pada putaran berikutnya.
Pada percobaan terakhirnya, dia kembali meningkatkan standar dengan mencatat waktu tercepat 1 menit 34,079 detik. Lorenzo menjadi tercepat kedua, sementara duo Honda, Marquez dan Pedrosa, berada di urutan ketiga dan keemat.
Para pebalap yang berada di luar 10 besar hasil akumulasi sesi latihan bebas pertama hingga ketiga akan turun pada sesi kulaifikasi pertama. Dua tercepat pada sesi ini berhak ikut kualifikasi kedua, bergabung dengan 10 pebalap terbaik.
Hasil Sesi Latihan Bebas Keempat GP San Marino, Sabtu (13/9/2014):
1. Valentino Rossi ITA Movistar Yamaha MotoGP (YZR-M1) 1m 34.079s [Lap 17/17] 283km/h (Top Speed)
2. Jorge Lorenzo ESP Movistar Yamaha MotoGP (YZR-M1) 1m 34.101s +0.022s [14/14] 282km/h
3. Marc Marquez ESP Repsol Honda Team (RC213V) 1m 34.226s +0.147s [13/13] 283km/h
4. Dani Pedrosa ESP Repsol Honda Team (RC213V) 1m 34.490s +0.411s [13/14] 285km/h
5. Andrea Dovizioso ITA Ducati Team (Desmosedici) 1m 34.620s +0.541s [4/10] 287km/h
6. Stefan Bradl GER LCR Honda MotoGP (RC213V) 1m 34.714s +0.635s [12/16] 284km/h
7. Pol Espargaro ESP Monster Yamaha Tech 3 (YZR-M1)* 1m 34.782s +0.703s [4/14] 283km/h
8. Andrea Iannone ITA Pramac Racing (Desmosedici) 1m 34.897s +0.818s [8/13] 284km/h
9. Bradley Smith GBR Monster Yamaha Tech 3 (YZR-M1) 1m 34.953s +0.874s [14/15] 286km/h
10. Aleix Espargaro ESP NGM Forward Racing (Forward Yamaha) 1m 35.077s +0.998s [9/13] 278km/h
11. Cal Crutchlow GBR Ducati Team (Desmosedici) 1m 35.260s +1.181s [14/14] 282km/h
12. Alvaro Bautista ESP Go&Fun Honda Gresini (RC213V) 1m 35.461s +1.382s [9/15] 283km/h
13. Yonny Hernandez COL Pramac Racing (Desmosedici) 1m 35.537s +1.458s [7/13] 282km/h
14. Leon Camier GBR Drive M7 Aspar (RCV1000R) 1m 35.558s +1.479s [11/15] 268km/h
15. Hiroshi Aoyama JPN Drive M7 Aspar (RCV1000R) 1m 35.827s +1.748s [4/12] 276km/h
16. Scott Redding GBR Go&Fun Honda Gresini (RCV1000R)* 1m 36.257s +2.178s [7/8] 272km/h
17. Karel Abraham CZE Cardion AB Motoracing (RCV1000R) 1m 36.288s +2.209s [8/11] 273km/h
18. Michael Laverty GBR Paul Bird Motorsport (PBM-ART) 1m 36.512s +2.433s [10/13] 273km/h
19. Alex De Angelis RSM NGM Forward Racing (Forward Yamaha) 1m 36.536s +2.457s [5/15] 279km/h
20. Danilo Petrucci ITA IodaRacing Project (ART) 1m 36.786s +2.707s [4/11] 268km/h
21. Broc Parkes AUS Paul Bird Motorsport (PBM-ART)* 1m 37.097s +3.018s [15/15] 268km/h
22. Hector Barbera ESP Avintia Racing (Avintia) 1m 38.067s +3.988s [9/12] 274km/h
23. Mike Di Meglio FRA Avintia Racing (Avintia)* 1m 39.388s +5.309s [2/5] 269km/h
Fastest practice time:
Andrea Iannone ITA Ducati 1m 34.120s (FP3)
Official Misano MotoGP records:
Best lap:
Marc Marquez SPA Honda 1m 32.915s (2013)
Fastest race lap:
Jorge Lorenzo SPA Yamaha 1m 33.906s (2011)